光纤通信课后习题解答第7章光放大器参考题答案
光纤通信 课后答案 人民邮电出版社
《光纤通信》人民邮电出版社课后答案第一章基本理论1、阶跃型折射率光纤的单模传输原理是什么？答：当归一化频率V小于二阶模LP11归一化截止频率，即0＜V＜2.40483时，此时管线中只有一种传输模式，即单模传输。
2、管线的损耗和色散对光纤通信系统有哪些影响？答：在光纤通信系统中，光纤损耗是限制无中继通信距离的重要因素之一，在很大程度上决定着传输系统的中继距离；光纤的色散引起传输信号的畸变，使通信质量下降，从而限制了通信容量和通信距离。
3、光纤中有哪几种色散？解释其含义。
答：（1）模式色散：在多模光纤中存在许多传输模式，不同模式沿光纤轴向的传输速度也不同，到达接收端所用的时间不同，而产生了模式色散。
（2）材料色散：由于光纤材料的折射率是波长的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此引起的色散称为材料色散。
（3）波导色散：统一模式的相位常数随波长而变化，即群速度随波长而变化，由此引起的色散称为波导色散。
5、光纤非线性效应对光纤通信系统有什么影响？答：光纤中的非线性效应对于光纤通信系统有正反两方面的作用，一方面可引起传输信号的附加损耗，波分复用系统中信道之间的串话以及信号载波的移动等，另一方面又可以被利用来开发如放大器、调制器等新型器件。
6、单模光纤有哪几类？答：单模光纤分为四类：非色散位移单模光纤、色散位移单模光纤、截止波长位移单模光纤、非零色散位移单模光纤。
12、光缆由哪几部分组成？答：加强件、缆芯、外护层。
*、光纤优点：巨大带宽（200THz）、传输损耗小、体积小重量轻、抗电磁干扰、节约金属。
*、光纤损耗：光纤对光波产生的衰减作用。
引起光纤损耗的因素：本征损耗、制造损耗、附加损耗。
*、光纤色散：由于光纤所传输的信号是由不同频率成分和不同模式成分所携带的，不同频率成分和不同模式成分的传输速度不同，导致信号的畸变。
引起光纤色散的因素：光信号不是单色光、光纤对于光信号的色散作用。
色散种类：模式色散（同波长不同模式）、材料色散（折射率）、波导色散（同模式，相位常数）。
《光纤通信》第7章复习思考题参考答案分解
第7章复习思考题参考答案7-1 光纤数字通信系统中，选择码型时应考虑哪几个因素答：光纤传输系统光源的发射功率和线性都有限，因此通常选择二进制脉冲传输，因为传输二进制脉冲信号对接收机SNR的要求非常低（15.6 dB，见5.5.2节），甚至更低（见7.7.2节），对光源的非线性要求也不苛刻。
信道编码的目的是使输出的二进制码不要产生长连“1”或长连“0”（Consecutive Identical Digits, CID），而是使“1”码和“0”码尽量相间排列，这样既有利于时钟提取，也不会产生因长连零信号幅度下降过大使判决产生误码的情况。
7-2 光纤数字通信系统中常用的线路码型是什么答：大多数高性能干线系统使用扰码的NRZ码，如SDH干线。
这种码型最简单，带宽窄，SNR高，线路速率不增加，没有光功率代价，无需编码。
在发送端只要一个扰码器，在接收端增加一个解扰码器即可，使其适合长距离系统应用。
扰码和解扰可由反馈移位寄存器和对应的前馈移位寄存器实现。
通过扰码器可将简单的二进制序列的“0”码和“1”码的分布打乱，并按照一定的规律重新排列，从而减少长串连“0”，或长串连“1”，并使“0”码和“1”码的分布均匀，使定时提取容易。
但是，扰码没有引入冗余度，还不能根本解决问题，所以在现代通信系统中，还需要进行码变换。
m B n B编码就是一种码变换。
另一种在ITU-T G.703建议中规定PDH接口速率139.264 Mb/s和SDH接口速率155.520 Mb/s的物理/电接口码型是CMI码，它规定输入码字为“0”时，输出为01；输入码字为“1”时，输出为00或11。
双二进制编码（Duo Binary，DB）技术能使“0”和“1”的数字信号，经低通滤波后转换为具有三个电平“1”、“0”和“ 1”的信号。
这种技术与一般的幅度调制技术比较，信号谱宽减小一半，这就使相邻信道的波长间距减小，可扩大信道容量，所以有的高速光纤通信系统采用双二进制编码。
光纤通信课后习题答案
习题二1．光波从空气中以角度1θ=33°投射到平板玻璃表面上，这里的1θ是入射光与玻璃表面之间的夹角。
根据投射到玻璃表面的角度，光束一部分被反射，另一部分发生折射，如果折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，请问玻璃的折射率等于多少？这种玻璃的临界角又是多少？解：入射光与玻璃表面之间的夹角1θ=33°，则入射角57i θ=°，反射角57r θ=°。
由于折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，所以折射角33y θ=°。
由折射定律sin sin i i y y n n θθ=，得到sin /sin sin 67/sin 33y i y n θθ==（自己用matlab 算出来）其中利用了空气折射率1i n =。
这种玻璃的临界角为1arcsinc yn θ=（自己用matlab 算出来） 2．计算1 1.48n =及2 1.46n =的阶跃折射率光纤的数值孔径。
如果光纤端面外介质折射率 1.00n =，则允许的最大入射角max θ为多少？解：阶跃光纤的数值孔径为max sin 0.24NA θ==允许的最大入射角()max arcsin 0.24θ=自己用matlab 算出来3．弱导阶跃光纤纤芯和包层折射率分别为1 1.5n =，2 1.45n =，试计算（1）纤芯和包层的相对折射率∆；（2）光纤的数值孔径NA 。
解：阶跃光纤纤芯和包层的相对折射率差为2212210.032n n n -∆=≈光纤的数值孔径为0.38NA4．已知阶跃光纤纤芯的折射率为1 1.5n =，相对折射（指数）差0.01∆=，纤芯半径25a m μ=，若01m λμ=，计算光纤的归一化频率V 及其中传播的模数量M 。
解：光纤的归一化频率002233.3V a n ππλλ=⋅=光纤中传播的模数量25542V M ≈=5．一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm 波长上可以支持1000个左右的传播模式。
哈工大 光纤通信答案第7章答案
第7章答案1.答：光放大器是可将微弱光信号直接进行光放大的器件。
意义：（1）使光波分复用技术实用化；（2）使光接入网迅速成熟并得以商用；（3）促进光孤子通信新技术发展；（4）为未来的全光通信网，奠定了扎实的基础。
WDM+EDFA使光纤通信技术产生了质的飞跃。
2.答：掺杂光纤放大器，传输光纤放大器，半导体光放大器。
3.答：增益、放大器的带宽、增益饱和和饱和输出功率。
4.答：掺杂光纤放大器是利用稀土金属离子作为激光工作物质的一种放大器，将激光工作物质掺与光纤纤芯即成为掺杂光纤，目前最成功的典型是掺饵光纤放大器，掺谱光纤放大器。
它是依靠光激励(泵浦光)使工作物质发生粒子数反转分布，在外来信号光的作用下通过受激辐射进行光放大。
5.答：优点：(1)工作波长正好落在光纤通信最佳波段(1500～1600nm)。
其主体是一段光纤(EDF)，与传输光纤的耦合损耗很小，可达0.1dB。
(2)能量转换效率高。
激光工作物质集中在光纤芯子的近轴部分，而信号光和泵浦光也在近轴部分最强，则光与物质作用很充分。
(3)增益高，噪声低，输出功率大。
增益达40dB。
输出功率在单向泵14dBm，双向泵浦17dBm-20dBm，充分泵浦时，噪声系数可低至3－4dB，串话也很小(4)增益特性不敏感。
对温度不敏感，在100°C内增益特性保持稳定；与偏振无关。
(5)可实现信号的透明传输。
在波分复用系统中，同时传输模拟信号和数字信号，高速率信号和低速率信号。
缺点：(1)波长固定，只能放大1.55μm左右的光波。
换用不同基质的光纤时，铒离子能级也只能发生很小的变化，可调节的波长有限，只能换用其他元素。
(2)增益带宽不平坦。
在WDM系统中需要采用特殊的手段来进行增益谱补偿。
(1)EDFA用作前置放大器光接收器之前，接收机灵敏度可提高10～20dB。
即，在光信号进入接收机前，得到放大，以抑制接收机内的噪声。
小信号放大，要求低噪声，但输出饱和功率则不要求很高。
光纤通信课后习题答案
1.光纤通信的优缺点各是什么答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。
缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。
2.光纤通信系统由哪几部分组成各部分的功能是什么答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。
光发射机由模拟或数字电接口、电压一电流驱动电路和光源组件组成。
光源组件包括光源、光源一光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。
模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。
光源是LED或LD,这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。
电压一电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。
光源一光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。
光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。
光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤一光检波器耦合器、光检测器和电流一电压转换器。
光检测器将光信号转化为电流信号。
常用的器件有PIN和APD然后再通过电流一电压转换器，变成电压信号输出。
模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。
光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。
光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。
光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。
光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。
光纤连接器：主要用于将光发送机（或光接收机）与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。
3 .假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和1.55卩m的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。
光纤通信课后答案
全书习题参考答案第1章概述1.1 填空题（1）光导纤维（2）掺铒光纤放大器(EDFA) 波分复用(WDM) 非零色散光纤(NIDSF) 光电集成(OEIC)（3）0.85µm 1.31µm 1.55µm 近红外（4）光发送机 光接收机 光纤链路（5）光纤 C=BW×log2(1+SNR) 信道带宽（6）大 大（7）带宽利用系数（8）可重构性可扩展性透明性兼容性完整性生存性1.2 解：利用光导纤维传输光波信号的通信方式称为光纤通信。
即以光波为载频，以光纤为传输介质的通信方式称为光纤通信。
1.3 解：（1）传输频带宽，通信容量大（2）传输距离长（3）抗电磁干扰能力强，无串音（4）抗腐蚀、耐酸碱（5）重量轻，安全，易敷设（6）保密性强(7) 原料资源丰富1.4 解：在光纤通信系统中，最基本的三个组成部分是光发送机、光接收机和光纤链路。
光发送机由电接口、驱动电路和光源组件组成。
其作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。
光接收机是由光检测器组件、放大电路和电接口组成。
其作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。
光纤链路由光纤光缆、光纤光缆线路(接续)盒、光缆终端盒、光纤连接器和中继器等构成。
光纤光缆用于传输光波信息。
中继器主要用于补偿信号由于长距离传送所损失的能量。
光缆线路盒：将光缆连接起来。
光缆终端盒：将光缆从户外引入到室内，将光缆中的光纤从光缆中分出来。
光纤连接器：连接光纤跳线与光缆中的光纤。
1.5解：“掺铒光纤放大器(EDFA)+波分复用(WDM)+非零色散光纤(NIDSF)+光电集成(OEIC)”正成为国际上光纤通信的主要发展方向。
1.6 解：第一阶段（1966~1976年），实现了短波长（0.85µm）、低速（45或34 Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约10km。
第二阶段（1976~1986年），光纤以多模发展到单模，工作波长以短波（0.85um）发展到长波长，实现了波长为1.31µm、传输速率为140~165Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为50~100km。
光纤通信课后习题答案
习题二1．光波从空气中以角度1θ=33°投射到平板玻璃表面上，这里的1θ是入射光与玻璃表面之间的夹角。
根据投射到玻璃表面的角度，光束一部分被反射，另一部分发生折射，如果折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，请问玻璃的折射率等于多少？这种玻璃的临界角又是多少？解：入射光与玻璃表面之间的夹角1θ=33°，则入射角57i θ=°，反射角57r θ=°。
由于折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，所以折射角33y θ=°。
由折射定律sin sin i i y y n n θθ=，得到sin /sin sin67/sin33y i y n θθ==（自己用matlab 算出来）其中利用了空气折射率1i n =。
这种玻璃的临界角为1arcsinc yn θ=（自己用matlab 算出来） 2．计算1 1.48n =及2 1.46n =的阶跃折射率光纤的数值孔径。
如果光纤端面外介质折射率 1.00n =，则允许的最大入射角max θ为多少？解：阶跃光纤的数值孔径为max sin 0.24NA θ=允许的最大入射角()max arcsin 0.24θ=自己用matlab 算出来3．弱导阶跃光纤纤芯和包层折射率分别为1 1.5n =，2 1.45n =，试计算（1）纤芯和包层的相对折射率∆；（2）光纤的数值孔径NA 。
解：阶跃光纤纤芯和包层的相对折射率差为2212210.032n n n -∆=≈光纤的数值孔径为0.38NA =4．已知阶跃光纤纤芯的折射率为1 1.5n =，相对折射（指数）差0.01∆=，纤芯半径25a m μ=，若01m λμ=，计算光纤的归一化频率V 及其中传播的模数量M 。
解：光纤的归一化频率002233.3V a n ππλλ==⋅=光纤中传播的模数量25542V M ≈=5．一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm 波长上可以支持1000个左右的传播模式。
光纤通信简明教程部分参考答案
光纤通信简明教程部分参考答案第一章习题1-1 什么是光纤通信? 目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO 2的光纤,它是工作在电磁波的哪个区?波长范围是多少?对应的频率范围是多少?光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
目前使用的通信光纤大多数采用基础材料为SiO 2的光纤。
它是工作在近红外区，波长为0.8～1.8μm ，对应的频率为167～375THz 。
1-2 试画出光纤通信系统组成的方框图。
一个光纤通信系统通常由电发射机、光发射机、光接收机、电接收机和由光纤构成的光缆等组成。
1-3 通信系统的容量用BL 积表示，B 和L 分别是什么含义?系统的通信容量用比特率—距离积表示，B 为比特率，L 为中继间距。
1-4 光纤通信的主要优点是什么?光纤通信之所以受到人们的极大重视，是因为和其他通信手段相比，具有无以伦比的优越性。
(1) 通信容量大(2) 中继距离远(3) 抗电磁干扰能力强，无串话(4) 光纤细，光缆轻(5) 资源丰富，节约有色金属和能源。
光纤还具有均衡容易、抗腐蚀、不怕潮湿的优点。
因而经济效益非常显著。
1-5 请查阅最新资料论述光纤通信的发展趋势。
略第二章习题2-1 一个频率为Hz 的光14106?源，其发射功率为10W ，它一秒内发射多少个光子? 解：191434141052.210610626.610106,10?===?==-ννh P N HzW P2-2 如下两种光纤，临界角满足什么条件可以保持光在纤芯中传播（1）对于石英光纤，纤芯的折射率48.11=n ，包层的折射率46.12=n 。
（2）对于塑料光纤，纤芯的折射率495.11=n ，包层的折射率402.12=n 。
解：由 12sin n n c =? 得 121sin n n c -=? （1）?==-57.8048.146.1sin 1c ? （2）?==-94.73495.1402.1sin 1c ?2-3 一单色光垂直照在厚度均匀的薄油膜上。
《光纤通信》课后习题答案
1．光纤通信的优缺点各是什么？答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。
缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。
2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。
光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。
光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。
模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。
光源是LED或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。
电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。
光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。
光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。
光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。
光检测器将光信号转化为电流信号。
常用的器件有PIN和APD。
然后再通过电流—电压转换器，变成电压信号输出。
模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。
光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。
光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。
光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。
光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。
光纤连接器：主要用于将光发送机（或光接收机）与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。
3．假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和 1.55μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道？解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。
《光纤通信》课后习题答案
1．光纤通信的优缺点各是什么？答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。
缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。
2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。
光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。
光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。
模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。
光源是LED或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。
电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。
光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。
光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。
光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。
光检测器将光信号转化为电流信号。
常用的器件有PIN和A PD。
然后再通过电流—电压转换器，变成电压信号输出。
模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。
光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。
光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。
光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。
光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。
光纤通信第7章课后习题答案
对于设计较好的光电二极管，与中等强度的接收光信号的散弹（量子）噪声相比，体暗电流和表面暗 电流产生的噪声很小。
因此在中等强度接收光信号条件下，系统噪声主要是光电二极管的量子噪声，此时 有：如果激光器的RIN 值很高，反射噪声将超过其他噪声项，成为起主要作用的噪声因素，于是载噪比为0.5(mRP)2RIN(RP)2 B eq习题七1 •商业级宽带接收机的等效电阻 75 。
保持发送机和接收机的参数和图 7.5的例子相同，在接收 机光功率围016dBm 时计算总载噪比，并画出相应的曲线。
类似于 7.2.2节的推导，推出其载噪比的极 限表达式。
证明当R eq 75时，任何接收光功率电平下，热噪声都超过量子噪声而成为起决定作用的噪 声因素。
C 解：因为是PIN ，所以G 1，由2 2- 得到 N RIN (RP)2 B eq 2e(I P I D )G 2 XB eq 4kTF t B eq /R q0.5(mRGP)2 C 0.5(mRP)2N RIN(RP)2B eq 2e(I P I D )B eq 4kTF t B eq /R eq 再由一次光生电流I P RP ，得到 0.5(mRP)2C N RIN(RP)2 B eq 2eRPB eq 2eID B eq 4kTF t B eq /R eq 其中P 是光检测器接收到的平均光功率。
把参数 e 1.6 10 19C ， R 0.6A/W ， RIN 143dB/Hz ， B e q10MHz , I D 10nA , k 1.38 10 23 J / K , T 290K , R eq 75 , F t 3dB 代入上式，就得出 C/ N 随P 变化的关系曲 线方程。
当接收机的光功率较低时，系统的噪声主要是前置放大器电路的噪声，于是载噪比为 0.5(mRP)24kTF t B eq / R eq把 P OdBm1mW 代入可以求出其值。
OdBm0.5(mRP)22e(I P ID )B eq0.5(mRP)2 2ebB eq0.5(mRP)2 2eRPB ；qm 2RP 4eB eq1mW 代入可以求出其值。
光纤通信习题解答
第1章1.光通信的优缺点各是什么答：优点有：通信容量大；传输距离长；抗电磁干扰；抗噪声干扰；适应环境；重量轻、安全、易敷设；保密；寿命长;缺点：接口昂贵；强度差；不能传送电力；需要专用的工具、设备以及培训；未经受长时间的检验;2.光通信系统由哪几部分组成,各部分功能是什么答：通信链路中最基本的三个组成部分是光发射机、光接收机和光纤链路;各部分的功能参见节;3.假设数字通信系统能够在载波频率1%的比特率下工作,试问在5GHz的微波载波和μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道答：5GH z×1％/64k＝781路3×108/×10-6×1％/64k＝3×107路4.SDH体制有什么优点答：主要为字节间插同步复用、安排有开销字节用于性能监控与网络管理,因此更加适合高速光纤线路传输;5.简述未来光网络的发展趋势及关键技术;答：未来光网络的发展趋势为全光网,关键技术为多波长传输和波长交换技术;6.简述WDM的概念;答：WDM的基本思想是将工作波长略微不同,各自携带了不同信息的多个光源发出的光信号,一起注入同一根光纤,进行传输;这样就充分利用光纤的巨大带宽资源,可以同时传输多种不同类型的信号,节约线路投资,降低器件的超高速要求;7.解释光纤通信为何越来越多的采用WDM+EDFA方式;答：WDM波分复用技术是光纤扩容的首选方案,由于每一路系统的工作速率为原来的1/N,因而对光和电器件的工作速度要求降低了,WDM合波器和分波器的技术与价格相比其他复用方式如OTDM等,有很大优势；另一方面,光纤放大器EDFA的使用使得中继器的价格和数量下降,采用一个光放大器可以同时放大多个波长信号,使波分复用WDM的实现成为可能,因而WDM＋EDFA方式是目前光纤通信系统的主流方案;8.WDM光传送网络OTN的优点是什么答：1可以极大地提高光纤的传输容量和节点的吞吐量,适应未来高速宽带通信网的要求;2OXC和OADM对信号的速率和格式透明,可以建立一个支持多种电通信格式的、透明的光传送平台;3以波长路由为基础,可实现网络的动态重构和故障的自动恢复,构成具有高度灵活性和生存性的光传送网;第二章1.光波从空气中以角度θ1=330投射到平板玻璃表面上,这里的θ1是入射光线与玻璃表面之间的夹角,根据投射到玻璃表面的角度,光束部分被反射,另一部分发生折射;如果折射光束和反射光束之间的夹角正好为900,请问玻璃的折射率等于多少这种玻璃的临界角又为多少解：入射光束与玻璃表面的法线角度即入射角θ=90-33=57度;则反射角θr=θ,折射角θ2=180-90-57=33度,假设空气的折射率为n1=1,由折射定理n 1sinθ=n 2sinθ2 得到玻璃的折射率为 n2=n 1sinθ/ sinθ2 =全反射发生在从玻璃射向空气的时候,此时θc =sin -1n 1/n 2=度;2. 计算n 1=及n 2=的阶跃折射率光纤的数值孔径;如果光纤端面外介质折射率n=,则允许的最大入射角θmax 为多少解：最大入射角θmax=arcsin 度3. 弱导波阶跃光纤纤芯和包层折射率指数分别为n 1=,n 2=,试计算： （1） 纤芯和包层的相对折射指数差Δ; （2） 光纤的数值孔径NA;解：12122212n n n -=∆=4. 已知阶跃光纤纤芯的折射率为n 1=,相对折射指数差Δ=,纤芯半径a=25μm ,若λ0=1μm ,计算光纤的归一化频率V 及其中传播的模数量M; 解：221/221/212122()(2)aaV n n n ππλλ=-=∆=2π×25μm/1μm×2××=模数量22V M ≈=5555. 一根数值孔径为的阶跃折射率多模光纤在850nm 波长上可以支持1000个左右的传播模式;试问：（a ） 其纤芯直径为多少（b ） 在1310nm 波长上可以支持多少个模式 （c ） 在1550nm 波长上可以支持多少个模式 解：a 221/21222()aaV n n NA ππλλ=-=,而22V M ≈从而得到纤芯半径：a=V λ/2πNA =μm ,则直径为μmb 22()2V aM NA πλ≈=,与波长的平方成反比因此在1310nm 上的模式数为M=850/13102×1000=421c 在1550nm 上的模式数为M=850/15502×1000=3006. 纤芯折射指数为n 1=,长度未知的弱导波光纤传输脉冲重复频率f 0=8MHz 的光脉冲,经过该光纤后,信号延迟半个脉冲周期,试估算光纤的长度L; 解：脉冲周期T=1/ f 0=×10-4 s;路径最短的光通过光纤的时间为1/Lc n =T/2＝×10-4 s 从而解得：L= 12.5 km 7. 阶跃型光纤,若n 1=,λ0=μm,（1） Δ=,为保证单模传输,光纤纤芯半径a 应取多大（2） 若取芯径a=5μm,保证单模传输时,Δ应怎样选择 解：1单模传输要求 221/221/212122()(2) 2.405aaV n n n ππλλ=-=∆<解得到 a < μm（3） 同样用21/212(2) 2.405an πλ∆<得到 Δ<8. 渐变型光纤的折射指数分布为求光纤的本地数值孔径;解：n 2=n01-2Δ1/2 ∆⋅-=2)0()0(2222n n nNA ()∆=-=2)0()0(222n n n r9. 某光纤在1300nm 处的损耗为km,在1550nm 波长处的损耗为km;假设下面两种光信号同时进入光纤：1300nm 波长的150μW 的光信号和1550nm 波长的100μW 的光信号,试问这两种光信号在8km 和20km 处的功率各是多少以μW 为单位; 解：)/()()0(log 10)(km dB L z p z p L ===λα因此 ()()10()(0)10Lp z L p z αλ-===将数值代入可得到：对1310nm 、150μW 的光信号,在8km 和20km 处的功率分别为μW 和μW ； 对1550nm 波长的100μW 的光信号,在8km 和20km 处的功率分别为μW 和μW; 10. 一段12km 长的光纤线路,其损耗为km ；（a ） 如果在接收端保持μW 的接收光功率,则发送端的功率至少为多少 （b ） 如果光纤的损耗变为km,则所需的输入光功率为多少 解：a 利用 ()()10(0)()10Lp z p z L αλ===,得到(0)p z ==μWb ()()10(0)()10Lp z p z L αλ=== ,得到 (0)p z ==μW11. 考虑一段由阶跃折射率光纤构成的5km 长的光纤链路,纤芯折射率n 1=,相对折射率差Δ=：（a ） 求接收端最快和最慢的模式之间的时间差； （b ） 求由模式色散导致的均方根脉冲展宽；（c ） 假设最大比特率就等于带宽,则此光纤的带宽距离积是多少 解：a 1n t Lc∆=∆=53105=×10-7 s b 均方根脉冲展宽就是最快和最慢的模式之间的时延差,即×10-7 s c 带宽距离积为12cn =∆10Mb/s km 12. 考虑10km 长,NA=的多模阶跃折射率光纤;如果纤芯折射率为,计算光纤带宽;解：最大带宽距离积为BL =12cn ∆,而NA=n ,将以上数据带入可得到B=;13. 考虑10km 长,NA=的多模阶跃折射率光纤;如果纤芯折射率为,计算光纤带宽; 解：最大带宽距离积为BL =12cn ∆,而NA=n ,将以上数据带入可得到B=; 14. 某工程师想测量一根1895m 长的光纤在波长1310nm 上的损耗,唯一可用的仪器是光检测器,它的输出读数的单位是伏特;利用这个仪器,使用截断法测量损耗,该工程师测量得到光纤远端的光电二极管的输出电压是,在离光源2m 处截断光纤后测量得到光检测器的输出电压是,试求光纤的损耗是多少dB/km解：光检测器输出电压与光功率成正比;因此 1010 3.78lg lg 1.893 3.31N F V L V α=== dB/km; 14. 根据光纤损耗测量中截断法所依据的公式,要测量的功率正比于光检测器的输出电压;如果两次功率测量时电压读数相差±%,则损耗精度的偏差有多大若要获得优于±km 的灵敏度,光纤至少应有多长 解：10×±%=±1%dB/km 光纤至少5Km;15.现已测得光纤的色散系数为120ps/nm ·km,当光源谱宽是时,此时单位长度光纤的3dB 带宽有多宽 解：根据公式 λ∆⋅=D B 441.0将数据代入得到B=;16. 将3根500m 长的光纤有序地连接在一起,然后使用OTDR 测量这段光纤的损耗,得到的数据如图所示;这三段光纤的损耗分别是多少dB/km 接头损耗是多少dB 第二段和第三段光纤接头处接头损耗较大的原因是什么 解：1根据光纤的损耗PL=P0Leα-可知⎪⎪⎭⎫⎝⎛=12ln p p α,p1、p2的值由图给出如下： 第一段P1L=0和P2L=2×0.5km 读数分别是70 和30； 第二段P1L=1km 和P2L=2km 读数分别是30 和10； 第三段P1L=2km 和P2L=3km 读数分别是7 和； 第一个接头损耗： 第二个接头损耗：2第二段和第三段光纤的模场直径MFD 不一样;17. 如果使用OTDR 将光纤故障定位在真实位置±0.5m 范围内,试证明光脉冲的宽度应不大于5ns; 解： 2T n c L ⋅= 得到9822 1.50.5510310nL T c -⨯⨯===⨯⨯=5 ns f 的高斯近似表达式为：()[]2/2exp )()()(2σπf f P f P f H in out -==至少对幅度为峰值75%的频域内的点是精确的;利用这个关系式,分别画出光纤脉冲响应的rms 脉冲全宽2σ等于,和时的Pf/P0与频率的关系曲线,频率范围是0～1000MHz;这些光纤的3dB 带宽分别是多少 解：从图中可以得到,这些光纤的3dB 带宽分别是 , MHz, MHz第3章 光源和光检测原来书上第3章的题目1. 计算一个波长为λ=1μm 的光子能量,分别对1MHz 和100MHz 的无线电波做同样的计算; 解：光子的能量E=8-34-2063106.631019.8910110chv hλ-⨯===⨯⨯焦耳; 对1MHz 的无线电波E=hf = ×10-34×106=×10-28焦耳; 100MHz, E=hf = ×10-34×108=×10-26焦耳;2. 太阳向地球辐射的光波,设其平均波长λ=μm ,射到地球外面大气层的光强大约为I=cm 2;如果恰好在大气层外放一个太阳能电池,试计算每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数; 解：波长λ=μm 的光子的能量为：E=chv hλ==×10-20焦耳每平方米的太阳能电池的光强为 I=1400W=1400焦耳/秒 则每秒钟到达太阳能电池上每平方米板上的光子数为I/E=×1021 个3. 如果激光器在λ=μm 上工作,输出1W 的连续功率,试计算每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数;解：在λ=μm 上出射的光子的能量为：E=chv hλ==×10-20焦耳输出功率1W=1J/s,即每秒输出的能量为1J,则光子数为1/×10-20=×1018那么每秒从激活物质的高能级跃迁到低能级的粒子数等于出射光子数的一半,即×1018 4. 光与物质间的互作用过程有哪些解：在介质材料中存在着受激吸收,自发发射和受激发射等三种光与物质的相互作用过程; 5. 什么是粒子数反转什么情况下能实现光放大解：粒子数反转是高能级上的粒子数量大于低能级上的粒子数的状态,是一种非平衡状态; 实现光放大的条件是粒子数反转、光学腔、增益介质; 6. 什么是激光器的阈值条件;解：当注入电流较小时,激活区不能实现粒子数反转,自发发射占主导地位,激光器发射普通的荧光;随注入电流量的增加,激活区里实现了粒子数反转,受激辐射占主导地位,但当注入电流小于阈值电流时,谐振腔内的增益还不足以克服损耗如介质的吸收、镜面反射不完全等引起的谐振腔的确损耗,不能在腔内建立起振荡,激光器只发射较强荧光;只有当注电流大于阈值电流时,才能产生功率很强的激光;7. 由表达式E=hc/λ,说明为什么LED 的FWHM 功率谱宽在长波长中会变得更宽些; 解：由E=hc/λ可得到, λ=hc/E ；求λ关于光子能量E 的微分,可以得到 2d hc dE Eλ=-, 则 2hcE E λ∆≈∆,而()E hv ∆=∆,通常为2B k T ,这样再将E=hc/λ带入,得到 8. 试画出APD 雪崩二极管的结构示意图,并指出高场区及耗尽区的范围; 解：见书中图;9. 一个GaAs PIN 光电二极管平均每三个入射光子,产生一个电子-空穴对;假设所有的电子都被收集;a 试计算该器件的量子效率；b 当在μm 波段接收功率是10-7W 时,计算平均输出光电流；c 计算波长,当这个光电二极管超过此波长时将停止工作,即长波长截止点λc ; 解：a 、入射光子的数量的数量光生并被收集的自由EHP =η=1/3=%b 、由(/)p INI R A W P =和(/)e R A W hvη=可得到 I p =IN IN e e P P hv hcηηλ==×10-6 A C 、c g hchf E λ=≥ 而g E = eV,则波长截止点λc =hc/g E =μm10. 什么是雪崩增益效应解：光生载流子穿过一个具有非常高的电场的高场区;在这个高场区,光生电子或空穴可以获得很高的能量,因此它们高速碰撞在价带的电子上使之产生电离,从而激发出新的电子一空穴对,这种载流子倍增的机理称为碰撞电离;新产生的载流子同样由电场加速,并获得足够的能量从而导致更多的碰撞电离产生,这种现象就是所谓的雪崩效应;11. 设PIN 光电二极管的量子效率为80%,计算在和μm 波长时的响应度,说明为什么在μm 光电二极管比较灵敏; 解：e e R hv hcηηλ==在和处的响应度分别为0.838A/W,0.999 A/W波长越长,频率越低,光子能量越低,对于同等的入射光功率则光子数量就越多,则电子-空穴对也就越多,那么光生电流也就越大;第4章 光发送机和光接收机1. 光接收机中有哪些噪声 解：主要有三种;第一种就是热噪声信号,在特定温度下由电子的随机运动产生的,它总是存在的,第二种是散弹粒噪声,是由光子产生光生电流过程的随机特性产生的,即使输入光功率恒定也存在,散粒噪声不同于热噪声,它不是叠加在光电流上,它作为独立的一部分仅仅是产生光电流过程随机性的一种方便的描述;第三种是在光检测器之前使用的光放大器产生的放大的自发辐射噪声ASE;2. RZ 码和NRZ 码有什么特点解： NRZ 码与其他格式相比,其主要优点是占据的频带宽度窄,只是RZ 码的一半,缺点是当出现长连“1”,或“0”时,光脉冲没有有和无的交替变化,这对于接收时比特时种提取是不利的;RZ 码克服了这个问题,解决了连“1”的问题有了电平的交替变化,但长连“0”问题仍然存在; 3. 通信中常用的线路码型有哪些 解：4B/5B 、8B/10B4. 光源的外调制都有哪些类型内调制和外调制各有什么优缺点解：目前常用的外调制器有电折射调制器、电吸收MQW 调制器、M-Z 型调制器等;内调制优点：简单、经济、容易实现；缺点：随着传输速率的不断提高,直接强度调制带来了输出光脉冲的相位抖动即啁啾效应,使得光纤的色散增加,限制了容量的提高;外调制优点：可以减小啁啾；缺点：比较复杂,成本较大5. 假定接收机工作于1550nm,带宽为3GHz,前置放大器噪声系数为4dB,接收机负载为R L =100Ω,温度T=3000K,量子效率为η=1,ℜ==1.25A/W,G m =1,试计算接收机灵敏度;解：24B n e Lk T F B R σ==热×10-10 A 2对于BER=10-7,γ≈7； ()A m F G =(1)A F =1(())R e A m mP eB F G RG σγγ=+热=10-5 W=10-2 mW = dbm6. 在考虑热噪声和散弹噪声的情况下,设APD 的F A G m =G x m x ∈0,1,推导APD 的G m 的最佳值G Opt ,此时APD 接收机的SNR 最大; 解：e n LB B F R TK 42=热σ SNR=()()222211224422m x x B B e m en e m m eLLRPG m RPm K TK TB eG RPB F B G eG RPB R R +=++可见当x=0时,APD 的SNR 最大;7. 证明对于OOK 直接检测接收机的误码率公式：)(BER 1001σσ+-=I I Q 解：则由BER=1/2[0|1]P +1/2[1|0]P8. 对于PIN 直接接收机,假设热噪声是主要噪声源,且方差由给出,对于误码率为10-12,速率为100Mbit/s 和1Gbit/s,以每1比特的光子数表示的接收灵敏度是多少设工作波长为1550nm,响应度为1.25A/W; 解：B hf P M c R 2=,01()2R m P G Rσσγ+=,σ02=σ热2,σ12=σ热2+σ散2, 22224 1.65610 A B n e Lk TF B B R σ-==⨯热 而忽略散弹噪声,有σ12=σ02=221.65610 B -⨯, 误码率为10-12,则γ=7;对PIN ,m G =1,则计算010()2R m P G R Rσσγσγ+==,则02c c M hf BR σγ===×109速率为100Mbit/s 时,M=×105速率为1Gbit/s 时,M= ×104 9. 推导10. 推导证明：在放大系统中信号与自发辐射噪声差动噪声与其他噪声相比占主导地位,因此 且 I RGP = ,因此根据误码率公式)(1001σσ+-=I I Q BER ,以及以上的假设,则误码率为=Q , 得证;11 发全“0”码时的光功率为40μW,全“1”码时的光功率为100μW,若信号为伪随机码序列,则消光比为多少解：伪随机码序列,消光比为EXT=P 00/2P T =40/200=20%12已知某光端机的灵敏度为-40dBm,动态范围为20dB,若系统能正常工作,则接收的光功率在多少微瓦的范围之内解：P min = - 40dbm= 10-4 mW= 微瓦P max = - 40+20=- 20dbm =10-2 mW =10微瓦 则接收的光功率范围为 微瓦 到10微瓦第5章 无源光器件1. 光纤的连接损耗有哪些如何降低连接损耗 解：连接损耗可分为外部损耗和内部损耗;外部损耗主要有轴向位移、连接间隔、倾斜位移、截面不平整;内部损耗主要是由于光纤的波导特性和几何特性差异导致的损耗,包括纤芯的直径、纤芯区域的椭圆度、光纤的数值孔径、折射率剖面等;采用较好的连接方法,改善连接器的性能;2. 试用2×2耦合器构成一个8×8空分开关阵列,画出连接图和输入输出端口信号间流向,计算所需开关数; 解：需开关数12个;3. 讨论图所示平面阵列波导光栅的设计思想和方法;解：设计思想：将同一输入信号分成若干路分别经历不同的相移后又将它们合在一起输出； 设计方法：将N 个输入波导和N 个输出波导,二个聚焦平面波导星型耦合器和通道阵列波导,集成在单一衬底上;使得输入／输出波导的位置和阵列波导的位置满足罗兰圆规则; 4. 简述光耦合器和WDM 分波器有什么不同;解：在宽带光纤耦合器中,通常通过改变熔融拉锥工艺,使耦合器输出端口的分光比不受波长的影响;相反,在WDM器件中则改变熔融拉锥工艺,使分光比随波长急剧变化;5.光滤波器有哪些种类,滤波器应用在什么场合解：光滤波器主要有F-P腔滤波器、M-Z干涉滤波器、阵列波导光栅滤波器、声光可调滤波器,光纤光栅滤波器;光滤波器用于滤出特定波长的光信号;6.光开关有哪些性能参数,在光纤通信中有什么作用解：光开关的性能参数主要有开关时间、通断消光比、插入损耗、串扰、偏振依赖损耗；光开关在光纤通信技术中作光路切换之用,如系统的主备切换等;它是光交换的关键器件,在光网络中有许多应用场合;7.简述F-P腔可调谐滤波器的工作原理;解：F-P腔型滤波器的主体是F-P谐振腔,是由一对高度平行的高反射率镜面构成的腔体,当入射光波的波长为腔长的整数倍时光波可形成稳定振荡,输出光波之间会产生多光束干涉,最后输出等间隔的梳状波形;通过改变腔长L或腔内的折射率n来改变滤波器的中心波长;8.讨论光纤光栅在光通信中的应用;解：光纤光栅的应用范围有光纤激光器、WDM合/分波器、超高速系统中的色散补偿器、固定或可调滤波器、光纤放大器、光纤光栅全光分插复用器等;9.NLOM是否可作光开关解：可以;改变环的长度或光波的波长,使来自传输光纤的光波与绕环后的光波之间产生相移,两者之间产生相长和相消,达到开和关的作用;第6章光放大器1.光放大器包括哪些种类,简述它们的原理和特点,EDFA有哪些优点;解：掺饵光纤放大器EDFA,原理：在制造光纤过程中,向其掺入一定量的三价饵离子,利用饵离子的三能级系统,形成粒子数反转,当入射光近来时,由受激辐射产生光放大,实现了信号光在掺铒光纤的传输过程中不断被放大的功能;优点：转移效率高、放大的谱宽适合于WDM光纤通信、具有较高的饱和输出光功率、动态范围大、噪声指数小、与光纤的耦合损耗小、增益稳定性好、增益时间常数较大；缺点：存在ASE噪声、串扰、增益饱和等问题;受激拉曼光纤放大器,原理：利用光纤媒质中传输高功率信号时发生的非线性相互作用-拉曼效应,频率为ωp和ωas的泵浦光和信号光通过WDM合波器输入至光纤,当这两束光在光纤中一起传输时,泵浦光的能量通过受激拉曼散射转移给信号光,使信号光得到放大;特点：不需要粒子数反转,能够提供整个波段的光放大,主要问题在于所需泵浦的种类;受激布里渊光纤放大器,原理：利用强激光与光纤中的弹性声波场相互作用产生的后向散射光来实现对光信号的放大;其主要特点是高增益、低噪声、窄小带宽;半导体光放大器,原理：采用正向偏置的PN结,对其进行电流注入,实现粒子数反转分布,利用受激辐射来实现对入射光功率的放大;特点：小型化的半导体器件,易于和其他器件集成；与偏振有关；具有大的带宽；但由于非线性现象四波混频,SOA的噪声指数高,串扰电平高;2.EDFA的泵浦方式有哪些,各有什么优缺点解：EDFA常用的结构有三种,即同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦;同向泵浦：优点是构成简单,噪声低, 信号一进入光纤即得到较强的放大；缺点是由于吸收,泵浦光将沿光纤长度而衰减;反向泵浦：优点是当光信号放大到很强的时候,泵浦光也强,不易达到饱和,从而获得较高增益;双向泵浦：结合了同向泵浦和反向泵浦的优点,使泵浦光在光纤中均匀分布,从而使其增益在光纤中也均匀分布;3. 一个EDFA 功率放大器,波长为1542nm 的输入信号功率为2dBm,得到的输出功率为P out =27dBm,求放大器的增益;解：放大器在1542nm 处的增益为10logP out /P in =;4. 简述SBA 与SRA 间的区别,为什么在SBA 中信号与泵浦光必定反向传输; 解： SRA 是靠非线性介质的受激散射,一个入射泵浦光子通过非弹性散射转移其部分能量,产生另一个低能和低频光子,称为斯托克斯频移光,而剩余的能量被介质以分子振动光学声子的形式吸收,完成振动态之间的跃迁;而SBA 是泵浦光被注入光纤传输时,由于光波与晶体结构互作用产生一个声振动,同时光波被散射,在入射光的反方向上产生最大的散射频移和散射光强;SBA 中由于除了满足能量守恒定理外,还要满足动量守恒定理或相位匹配条件,当散射光与入射光夹角为180度时得到最大的散射频移和散射光强;因此,在SBA 中信号与泵浦光必定反向传输; 5. 一个长250μm 的半导体激光器做F-P 放大器,有源区折射率为4,则放大器通带带宽是多少解：/2c nL υ∆==3×108/2×4×250×10-6= 6. EDFA 在光纤通信系统中应用形式有哪些解：主要有1在宽带光波分配系统中的应用；2作前置放大器,3作功率放大器；4作线路放大器; 7. EDFA 的主要性能指标有哪些,说明其含义;解：增益,是输出光功率与输入光功率的比值dB 为单位;增益带宽,是放大器放大信号的有效频率范围;增益饱和,一般情况下输入信号应该足够大,以便能引起放大器的饱和增益;增益饱和时增益随信号功率增加而减小;增益波动,是增益带宽内的增益变化范围以dB 为单位;噪声,EDFA 的噪声主要有信号光的散射噪声,ASE 噪声,以及信号-ASE,ASE-ASE 差拍噪声等; 8. 分别叙述光放大器在四种应用场合时各自的要求是什么解：在线放大器：用在线放大器代替光电光混合中继器;要求：光纤色散和放大器自发辐射噪声累积尚未使系统性能恶化到不能工作时,且需要考虑光学滤波和隔离等问题/后置放大器：是将光放大器接在光发送机后以提高光发送机的发送功率,增加传输距离,要求：需要考虑最大饱和输出功率,而对绝对增益和噪声系数的要求则要低一点;前置放大器：将光放大器接在光接收机前,以提高接收功率和信噪比;要求：前置放大器其主要的品质因数是高增益和低噪声,由于接收机灵敏度主要受限于光放大器的噪声而不是接收机本身的热噪声,因此对前置放大器的噪声系数有极为苛刻的要求;功率补偿放大器：将光放大器用于补偿局域网中的分配损耗,以增大网络节点数;还可以将光放大器用于光子交换系统等多种场合;9. 叙述SOA －XGM 波长变换的原理解： CW 探测波λs 和泵浦波λp 经耦合器注入SOA,SOA 对入射光功率存在增益饱和特性;因而当有调制信息“1”或“0”的泵浦波注入SOA 时,此时,泵浦信号将调制SOA 的载流子密度,从而调制增益“无”或“有”,同时,注入的CW 探测波的强度变化也受增益变化影响而按泵浦信号的调制规律变化,用带通滤波器取出变换后的λs 信号,即可实现从λp 到λs 的波长变换;第7章 光纤通信系统及设计1 商业级宽带接收机的等效电阻为R eq =75Ω;当R eq =75Ω时,保持发送机和接收机的参数和图的例子相同,在接收机光功率范围为0～-16dBm 时计算总载噪比,并画出相应的曲线,如同7.2.2节的推导一样,推出其载噪比的极限表达式;证明当R eq =75Ω时,在任何接收光功率电平下,热噪声都超过量子噪声而成为起决定作用的噪声因素; 解：利用以及相关参数,m=,RIN=-143dB/Hz,R=0.6A/W,B=10MHz,I D =10nA,R eq =75Ω,F t =3dB ；G=1,=10-19C; 玻尔兹曼常数 k= × 10-23 m 2 kg s -2 K -1, 设定温度为300K计算总载噪比,并画出相应的曲线如下图;注意计算过程中单位的统一,以及RIN 和 F t 在计算过程中db 要转化为绝对单位;载噪比的极限表达式同7.2.4节的推导,将参数代入即可;在R eq =75Ω时,计算三种噪声极限下的载噪比并画图如下图,可见在任何接收光功率电平下,热噪声都超过量子噪声而成为起决定作用的噪声因素;也可以通过计算比较两种噪声的大小得到结论;2 假设一个SCM 系统有120个信道,每个信道的调制指数为%,链路包括一根损耗为1dB/km 的12km长的单模光纤,每端有一个损耗为的连接器；激光光源耦合进光纤的功率为2mW,光源的RIN=-135dB/Hz ；pin 光电二极管接收机的响应度为0.6A/W,B=5GHz,I D =10nA,R eq =50Ω,F t =3dB,试求本系统的载噪比; 解：m==⨯120=;计算接收光功率：Ps-Pr=⨯+1⨯12=13dB,而Ps=2mW=3dBm,所以Pr= -10dBm ； 代入公式计算载噪比为 ;3 如果题3中的pin 光电二极管用一个G=10和FG=的InGaAs 雪崩光电二极管替代,那么系统的载噪比又是多少 解：即计算公式中的 G=10,2xG+=+2,代入计算公式得到：载噪比为 ;4 假设一个有32个信道的FDM 系统,每个信道的调制指数为%,若RIN=-135dB/Hz,假定pin 光电二极管接收机的响应度为0.6A/W,B=5GHz,I D =10nA,R eq =50Ω,F t =3dB; （a ） 若接收光功率为-10dBm,试求这个链路的载噪比；（b ） 若每个信道的调制指数增加到7%,接收光功率减少到-13dBm,试求这个链路的载噪比; 解：m==⨯32=;（a ） 代入计算公式得到链路的载噪比为;（b ） m==⨯32=,接收光功率为-13dBm,代入计算公式得到链路的载噪比为 dB; 5 已知一个565Mbit/s 单模光纤传输系统,其系统总体要求如下：1光纤通信系统光纤损耗为km,有5个接头,平均每个接头损耗为,光源的入纤功率为-3dBm,接收机灵敏度为-56dBmBER=10-10;2光纤线路上的线路码型是5B6B,光纤的色散系数为2ps/kmnm,光源光谱宽度,求：最大中继距离为多少 注：设计中选取色散代价为1dB,光连接器损耗为1dB 发送和接收端个一个,光纤富余度为km,设备富余度为;解：功率限制中继距离为：-3--56=⨯+⨯+1+1⨯2+⨯+,得到L=;而色散限制中继距离为：λσεBD L 610⨯=,而信息速率为565Mb/s 的单模光缆传输系统,采用5B6B码型,其传输速率为677990kb/s;,因此60.11510677.992 1.8L ⨯=⨯⨯ =47.1164km显然这是一个色散限制系统,最大中继距离应小于;6 一个二进制传输系统具有以下特性：单模光纤色散为15ps/nmkm,衰减为km;。
光纤通信课后习题解答-第7章光放大器参考题答案
第七章光放大器复习思考题答案1．光放大器在光纤通信中有哪些重要用途？答：（1）利用光放大器代替原有的光电光再生中继器，能够大幅度延长系统传输距离。
（2）在波分复用系统中，它一方面可以同时实现多波长的低成本放大，另一方面，可以补偿波分复用器，波分解复用器、光纤光缆等无源器件带来的损耗。
（3）光放大器在接入网中使用，可以补偿由于光分支增加带来的损耗，使得接入网服务用户增加，服务半径扩大。
（4）光孤子通信必须依靠光放大器放大光信号，使光脉冲能量大到可以在光纤中满足孤子传输条件，从而实现接近无穷大距离的电再生段传输。
（5）光放大器在未来的光网络中必将发现越来越多的新用途。
2．光放大器按原理可分为几种不同的类型？答：光放大器按原理不同大体上有三种类型。
（1）掺杂光纤放大器，就是将稀土金属离子掺于光纤纤芯，稀土金属离子在泵浦源的激励下，能够对光信号进行放大的一种放大器。
（2）传输光纤放大器，就是利用光纤中的各种非线性效应制成的光放大器。
（3）半导体激光放大器，其结构大体上与激光二极管（Laser Diode，LD）相同。
如果在法布里－派罗腔（Fabry-Perot cavity，F-P）两端面根本不镀反射膜或者镀增透膜则形成行波型光放大器。
半导体光放大器就是行波光放大器。
3．光放大器有哪些重要参数？答：光放大器参数主要有（1）增益；（2）增益带宽；（3）饱和输出光功率；（4）噪声指数。
4．简述掺杂光纤放大器的放大原理。
答：在泵浦源的作用下，掺杂光纤中的工作物质粒子由低能级跃迁到高能级，得到了粒子数反转分布，从而具有光放大作用。
当工作频带范围内的信号光输入时，信号光就会得到放大，这就是掺杂光纤放大器的基本工作原理。
只是掺杂光纤放大器细长的纤形结构使得有源区能量密度很高，光与物质的作用区很长，有利于降低对泵浦源功率的要求。
5．EDFA有哪些优缺点？答：EDFA之所以得到迅速的发展，源于它的一系列优点：（1）工作波长与光纤最小损耗窗口一致，可在光纤通信中获得广泛应用。
光纤通信课后习题解答第7章光放大器参考题答案
光纤通信课后习题解答第7章光放大器参考题答案第七章光放大器复习思考题答案1．光放大器在光纤通信中有哪些重要用途？答：（1）利用光放大器代替原有的光电光再生中继器，能够大幅度延长系统传输距离。
（2）在波分复用系统中，它一方面可以同时实现多波长的低成本放大，另一方面，可以补偿波分复用器，波分解复用器、光纤光缆等无源器件带来的损耗。
（3）光放大器在接入网中使用，可以补偿由于光分支增加带来的损耗，使得接入网服务用户增加，服务半径扩大。
（4）光孤子通信必须依靠光放大器放大光信号，使光脉冲能量大到可以在光纤中满足孤子传输条件，从而实现接近无穷大距离的电再生段传输。
（5）光放大器在未来的光网络中必将发现越来越多的新用途。
2．光放大器按原理可分为几种不同的类型？答：光放大器按原理不同大体上有三种类型。
（1）掺杂光纤放大器，就是将稀土金属离子掺于光纤纤芯，稀土金属离子在泵浦源的激励下，能够对光信号进行放大的一种放大器。
（2）传输光纤放大器，就是利用光纤中的各种非线性效应制成的光放大器。
（3）半导体激光放大器，其结构大体上与激光二极管（Laser Diode，LD）相同。
如果在法布里－派罗腔（Fabry-Perot cavity，F-P）两端面根本不镀反射膜或者镀增透膜则形成行波型光放大器。
半导体光放大器就是行波光放大器。
3．光放大器有哪些重要参数？答：光放大器参数主要有（1）增益；（2）增益带宽；（3）饱和输出光功率；（4）噪声指数。
4．简述掺杂光纤放大器的放大原理。
答：在泵浦源的作用下，掺杂光纤中的工作物质粒子由低能级跃迁到高能级，得到了粒子数反转分布，从而具有光放大作用。
当工作频带范围内的信号光输入时，信号光就会得到放大，这就是掺杂光纤放大器的基本工作原理。
只是掺杂光纤放大器细长的纤形结构使得有源区能量密度很高，光与物质的作用区很长，有利于降低对泵浦源功率的要求。
5．EDFA有哪些优缺点？答：EDFA之所以得到迅速的发展，源于它的一系列优点：（1）工作波长与光纤最小损耗窗口一致，可在光纤通信中获得广泛应用。
光纤应用习题解第1-7章
第一章 光纤光学基础1．详述单模光纤和多模光纤的区别（从物理结构，传播模式等方面）A ：单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。
单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。
纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um 左右，多模一般在50um 以上；单模光纤的相对折射率差在0.01以下，多模一般在0.01—0.02之间。
2．解释数值孔径的物理意义，并给出推导过程。
A:：NA 的大小表征了光纤接收光功率能力的大小，即只有落入以m 为半锥角的锥形区域之内的光线，才能够为光纤所接收。
3．比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义，可以得出什么结论？A ：阶跃型光纤的NA 与光纤的几何尺寸无关，渐变型光纤的NA 是入射点径向坐标r 的函数，在纤壁处为0，在光纤轴上为最大。
4．相对折射率差的定义和物理意义。
A ：2221212112n n n n n n --D =?D 的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。
5．光纤的损耗有哪几种？哪些是其固有的不能避免，那些可以通过工艺和材料的改进得以降低？A ：固有损耗：光纤材料的本征吸收和本征散射。
非固有损耗：杂质吸收，波导散射，光纤弯曲等。
6．分析多模光纤中材料色散，模式色散，波导色散各自的产生机理。
A ：材料色散是由于不同的光源频率所对应的群速度不同所引起的脉冲展宽。
波导色散是由于不同的光源频率所对应的同一导模的群速度不同所引起的脉冲展宽。
多模色散是由于不同的导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度所引起的脉冲展宽。
7．单模光纤中是否存在模式色散，为什么？A ：单模光纤中只传输基模，不存在多模色散，但基模的两个偏振态存在色散，称为偏振模色散。
8．从射线光学的观点计算多模阶跃光纤中子午光线的最大群时延差。
A ：设光纤的长度为L ，光纤中平行轴线的入射光线的传输路径最短，为L ；以临界角入射到纤芯和包层界面上的光线传输路径最长，为sin c L f 。
《光纤通信》课后习题答案
习题二1．光波从空气中以角度1θ=33°投射到平板玻璃表面上，这里的1θ是入射光与玻璃表面之间的夹角。
根据投射到玻璃表面的角度，光束一部分被反射，另一部分发生折射，如果折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，请问玻璃的折射率等于多少？这种玻璃的临界角又是多少？解：入射光与玻璃表面之间的夹角1θ=33°，则入射角57i θ=°，反射角57r θ=°。
由于折射光束和反射光束之间的夹角正好为90°，所以折射角33y θ=°。
由折射定律sin sin i i y y n n θθ=，得到sin /sin sin 67/sin 33y i y n θθ==（自己用matlab 算出来）其中利用了空气折射率1i n =。
这种玻璃的临界角为1arcsinc yn θ=（自己用matlab 算出来） 2．计算1 1.48n =及2 1.46n =的阶跃折射率光纤的数值孔径。
如果光纤端面外介质折射率 1.00n =，则允许的最大入射角max θ为多少？解：阶跃光纤的数值孔径为max sin 0.24NA θ==允许的最大入射角()max arcsin 0.24θ=自己用matlab 算出来3．弱导阶跃光纤纤芯和包层折射率分别为1 1.5n =，2 1.45n =，试计算（1）纤芯和包层的相对折射率∆；（2）光纤的数值孔径NA 。
解：阶跃光纤纤芯和包层的相对折射率差为2212210.032n n n -∆=≈光纤的数值孔径为0.38NA4．已知阶跃光纤纤芯的折射率为1 1.5n =，相对折射（指数）差0.01∆=，纤芯半径25a m μ=，若01m λμ=，计算光纤的归一化频率V 及其中传播的模数量M 。
解：光纤的归一化频率002233.3V a n ππλλ=⋅=光纤中传播的模数量25542V M ≈=5．一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm 波长上可以支持1000个左右的传播模式。
光纤通信课后习题参考答案
光纤通信课后习题答案第一章习题参考答案1、第一根光纤是什么时候出现的？其损耗是多少？答：第一根光纤大约是1950年出现的。
传输损耗高达1000dB/km 左右。
2、试述光纤通信系统的组成及各部分的关系。
答：光纤通信系统主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
系统中光发送机将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤光缆，调制过的光信号经过光纤长途传输后送入光接收机，光接收机将光纤送来的光信号还原成原始的电信号，完成信号的传送。
中继器就是用于长途传输时延长光信号的传输距离。
3、光纤通信有哪些优缺点？答：光纤通信具有容量大，损耗低、中继距离长，抗电磁干扰能力强，保密性能好，体积小、重量轻，节省有色金属和原材料等优点；但它也有抗拉强度低，连接困难，怕水等缺点。
第二章 光纤和光缆1．光纤是由哪几部分组成的？各部分有何作用？答：光纤是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层组成的。
纤芯和包层是为满足导光的要求；涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。
2．光纤是如何分类的？阶跃型光纤和渐变型光纤的折射率分布是如何表示的？答：（1）按照截面上折射率分布的不同可以将光纤分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按光纤中传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤；按光纤的工作波长可以将光纤分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤；按照ITU-T 关于光纤类型的建议，可以将光纤分为G.651光纤（渐变型多模光纤）、G .652光纤（常规单模光纤）、G .653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（截止波长光纤）和G.655（非零色散位移光纤）光纤；按套塑（二次涂覆层）可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。
（2）阶跃型光纤的折射率分布 () 21⎩⎨⎧≥<=ar n ar n r n 渐变型光纤的折射率分布 () 2121⎪⎩⎪⎨⎧≥<⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-=ar n a r a r n r n cm α 3．阶跃型光纤和渐变型光纤的数值孔径NA 是如何定义的？两者有何区别？它是用来衡量光纤什么的物理量？答：阶跃型光纤的数值孔径2s i n 10∆==n NA φ 渐变型光纤的数值孔径 ()() 20-0s i n220∆===n n n NA c φ两者区别：阶跃型光纤的数值孔径是与纤芯和包层的折射率有关；而渐变型光纤的数值孔径只与纤芯内最大的折射率和包层的折射率有关。
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第七章光放大器复习思考题答案1．光放大器在光纤通信中有哪些重要用途？答：（1）利用光放大器代替原有的光电光再生中继器，能够大幅度延长系统传输距离。
（2）在波分复用系统中，它一方面可以同时实现多波长的低成本放大，另一方面，可以补偿波分复用器，波分解复用器、光纤光缆等无源器件带来的损耗。
（3）光放大器在接入网中使用，可以补偿由于光分支增加带来的损耗，使得接入网服务用户增加，服务半径扩大。
（4）光孤子通信必须依靠光放大器放大光信号，使光脉冲能量大到可以在光纤中满足孤子传输条件，从而实现接近无穷大距离的电再生段传输。
（5）光放大器在未来的光网络中必将发现越来越多的新用途。
2．光放大器按原理可分为几种不同的类型？答：光放大器按原理不同大体上有三种类型。
（1）掺杂光纤放大器，就是将稀土金属离子掺于光纤纤芯，稀土金属离子在泵浦源的激励下，能够对光信号进行放大的一种放大器。
（2）传输光纤放大器，就是利用光纤中的各种非线性效应制成的光放大器。
（3）半导体激光放大器，其结构大体上与激光二极管（Laser Diode，LD）相同。
如果在法布里－派罗腔（Fabry-Perot cavity，F-P）两端面根本不镀反射膜或者镀增透膜则形成行波型光放大器。
半导体光放大器就是行波光放大器。
3．光放大器有哪些重要参数？答：光放大器参数主要有（1）增益；（2）增益带宽；（3）饱和输出光功率；（4）噪声指数。
4．简述掺杂光纤放大器的放大原理。
答：在泵浦源的作用下，掺杂光纤中的工作物质粒子由低能级跃迁到高能级，得到了粒子数反转分布，从而具有光放大作用。
当工作频带范围内的信号光输入时，信号光就会得到放大，这就是掺杂光纤放大器的基本工作原理。
只是掺杂光纤放大器细长的纤形结构使得有源区能量密度很高，光与物质的作用区很长，有利于降低对泵浦源功率的要求。
5．EDFA有哪些优缺点？答：EDFA之所以得到迅速的发展，源于它的一系列优点：（1）工作波长与光纤最小损耗窗口一致，可在光纤通信中获得广泛应用。
（2）耦合效率高。
因为是光纤型放大器，易于与光纤耦合连接，也可用熔接技术与传输光纤熔接在一起，损耗可降至0.1dB，这样的熔接反射损耗也很小，不易自激。
（3）能量转换效率高。
激光工作物质集中在光纤芯子，且集中在光纤芯子中的近轴部分，而信号光和泵浦光也是在近轴部分最强，这使得光与物质作用很充分。
（4）增益高，噪声低。
输出功率大，增益可达40dB，输出功率在单向泵浦时可达14dBm，双向泵浦时可达17dBm，甚至可达20dBm，充分泵浦时，噪声系数可低至3~4dB，串话也很小。
（5）增益特性不敏感。
首先是EDFA增益对温度不敏感，在100 C内增益特性保持稳定，另外，增益也与偏振无关。
（6）可实现信号的透明传输，即在波分复用系统中可同时传输模拟信号和数字信号，高速率信号和低速率信号，系统扩容时，可只改动端机而不改动线路。
EDFA也有固有的缺点：（1）波长固定，只能放大1.55 m左右的光波，换用其他基质的光纤时，铒离子能级也只能发生很小的变化，可调节的波长有限，只能换用其它元素。
（2）增益带宽不平坦，在WDM系统中需要采用特殊的手段来进行增益谱补偿。
6．EDFA有光纤通信中哪些应用？答：EDFA在光纤通信中可以作用（1）光功率放大器；（2）光前置放大器；（3）光线路放大器；（4）本地网光放大器7．EDFA有哪些泵浦方式？答：（1）同向泵浦；（2）反向泵浦；（3）双向泵浦8．简述喇曼光放大器的放大原理。
答：当入射激光功率增加到一定值时，光纤呈现非线性，入射激光发生散射，将一部分入射功率转移到另一较低的频率，如果这个低频光与高频光相比的频率偏移量由介质的振动模式所决定，这就是光纤中的受激喇曼散射。
受激喇曼散射时strokes光显著增强，强度甚至可以和入射光功率相比拟，且具有一定的方向性和相干性。
这时候如果泵浦光和信号光（信号光波长在泵浦光的喇曼增益带宽内）通过光耦合器输入光纤，当这两束光在光纤中一起传输时，泵浦光的能量通过SRS效应转移给信号光，使信号光得到放大。
泵浦光和信号光分别在光纤的两端输入，在反向传输的过程中同时能实现弱信号的放大，这就是喇曼光纤放大器的工作原理。
9．喇曼光纤放大器可分为哪两种，它们各有什么特点？答：光纤喇曼放大器可分为两类：分立式喇曼放大器（Raman Amplifier，RA）和分布式喇曼放大器（Distributed Raman Fiber，DRA）。
分立式喇曼放大器所用的光纤增益介质比较短，一般在10km以内，泵浦功率要求很高，一般在几瓦到几十瓦特，可产生40dB以上的高增益，像EDFA一样用来对信号光进行集中放大，因此主要用于EDFA无法放大的波段。
分布式喇曼放大器要求的光纤比较长，可达100km左右，泵浦源功率可降低至几百毫瓦，主要辅助EDFA用于WDM通信系统的中继放大。
分布式光纤喇曼技术可大大降低信号的入射功率，同时保持适当的光信噪比。
10.喇曼光纤放大器的有哪些优缺点？答：FRA具有以下优点。
（1）增益波长由泵浦光波长决定，只要泵浦源的波长适当，理论上可以得到任意波长的信号放大，增益谱调节方式可通过优化配置泵浦光波长和强度来实现。
这样的FRA就可扩展到EDFA不能使用的波段，为波分复用进一步增加容量拓宽了空间。
（2）增益介质可以为传输光纤本身，如此实现的FRA称为分布式放大，因为放大是沿光纤分布作用而不是集中作用，光纤中各处的信号光功率都比较小，从而可降低各种光纤非线性效应的影响，这一点与EDFA相比优势相当明显，因为增益介质是光纤本身，即使泵浦源失效，也不会增加额外的损耗，而EDFA只能放大它能放大的波段，对不能放大的波段由于光纤掺杂的作用会大大增加信号光的损耗，将来如果发展到全波段，只能用波分复用器将信号分开，让它放大它只能放大的波段，其它波段则需要另外的光放大器。
使得EDFA插入损耗小的优点消失。
在分布式FRA却能够在线放大，不需要引入其它介质。
（3）噪声指数低，可提升原系统的信噪比。
它配合EDFA使用可大大提升传输系统的性能。
降低输入信号光功率或增加中继距离。
（4）喇曼增益谱比较宽，在普通光纤上单波长泵浦可实现40nm 范围的有效增益，；如果采用多个泵浦源，则可容易地实现宽带放大。
（5）FRA 的饱和功率比较高，有利于提高信号的输出光功率。
（6）喇曼放大的作用时间为飞秒（10－15s ）级，可实现超短脉冲的放大。
FRA 主要有以下缺点。
（1）喇曼光纤放大器所需要的泵浦光功率高，分立式要用几瓦到几十瓦，分布式要用到几百毫瓦，正是因为这些因素才限制了FRA 的发展。
不过目前已经有了功率达几十瓦的高功率半导体激光器。
不过目前价格还比较昂贵。
它也是决定FRA 能否迅速商品化的主要前提。
（2）作用距离太长，增益系数偏低，分立式FRA 作用距离为几公里，放大可达40dB ，分布式喇曼放大器作用距离为几十到上百公里，增益只有几个dB 到十几个dB ，这就决定了它只能适合于长途干线网的低噪声放大。
（3）对偏振敏感，泵浦光与信号光方向平行时增益最大，垂直时增益最小为0，由于目前使用的普通光纤都不保偏，模式混扰的原因使得表现为增益偏振无关。
11．喇曼光纤放大器使用过程一定要注意安全，我们在平时维护过程中应从哪几个方面引起注意？答：喇曼光纤放大器一般有几组不同波长高功率激光器同时泵浦，泵浦总功率甚至超过30dBm ，所以在使用时特别要注意光缆线路安全、仪表设备安全和人身安全。
①目前商用的喇曼放大器一般都是后向泵浦，泵浦光从信号光的输入端反向输出，这与我们平时维护其他设备完全不同。
②后向泵浦光功率一般很高，超出了机房一般光功率计，包括光谱分析仪的测试范围，不要试图直接测试泵浦光的输出功率。
泵浦光波长在光纤里传输损耗较小，如果喇曼光纤放大器没有断开，100km 之外的光时域分析仪（OTDR ）的光检测器件完全可能被烧毁。
③裸眼短时间可容忍的激光功率为1mW ，400mW 的漫反射光都可能对人眼造成伤害，无论机房维护还是光缆施工，都不要去直视或使用显微镜观察带有激光的光纤端面。
④连接喇曼光纤放大器的尾纤端面要求为APC 或更低反射损耗端面，而且要保证端面清洁，否则会烧毁尾纤，尾纤的弯曲半径过小同样会烧毁尾纤。
⑤接近喇曼放大器端至少25km 里的光缆固定熔接点要求熔接质量良好，否则会烧坏熔接点或者降低喇曼光纤放大器的增益。
12. 简述布里渊放大器的光放大原理。
答：物体内部会持续产生微弱的声波，这种声波的频率很高（一般在109Hz 左右），人耳是听不见的，它对通过物质的光波会产生作用。
根据光波的多普勒效应，推导出布里渊散射公式：2sin 200θv c vn v v v v p ps =±= ν0、νs 、νp 分别代表入射光、散射光和超声波的频率，ν代表超声波的速度，c 是光波的传播速度，n 是物质的折射率，θ为散射光传播方向和入射光传播方向之间的夹角。
当光场强度达到一定数值（ITU 规范中对G ..652光纤的门限功率建议在1320nm 处为6.4mW ，1550nm 处为5.3mW ）时，由于材料和物质之间光的往复传播，就出现多级波长间隔相等的受激布里渊光波。
就石英光纤而言，这个频率间隔约在11GHz 左右。
在光纤通信领域，SBS 未来最有可能的用途就是受激布里渊放大器。
受激布里渊放大器与受激喇曼（SRS）放大器相比，其增益要高300倍左右。
目前它的应用主要受限于布里渊频移量比较小（一般只有十几GHz左右）。
但是，随着复用波长数目的增加，有关它的研究又多了起来，它可能成为高增益、低噪声的光纤放大器。
13.简述SOA光放大原理。
答：半导体激光放大器，其结构大体上与激光二极管（Laser Diode，LD）相同。
如果在法布里－派罗腔（Fabry-Perot cavity，F-P）两端面根本不镀反射膜或者镀增透膜则形成行波型光放大器。
半导体光放大器就是行波光放大器。
由于半导体放大器具有体积小、结构简单、功耗低、寿命长、易于同其它光器件和电路集成、适合批量生产、成本低以及可实现增益兼开关功能等特性，在全光波长变换、光交换、谱反转、时钟提取、解复用中的应用受到了广泛的重视，特别是目前应变量子阱材料的半导体光放大器的研制成功，已引起人们对SOA的广泛研究兴趣。
14. EDFA与EDWA有什么区别？答：掺铒波导放大器（EDWA）是由嵌入非晶体掺铒玻璃基片上的波导组成的。
铒原子在1550nm光纤窗口上提供增益。
掺铒波导放大器固有的特点是结构紧凑，它不需要数以米计的光纤，并且能够集成多种功能，其小巧的尺寸很适合于有限的空间。
目前，最小的掺铒波导放大器模块可以在1535nm波长窗口上获得15dB的增益，其体积只有130 mm×11 mm×6mm。